專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有塑料襯底的電子器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在塑料襯底上制造電子器件，諸如有源(active)矩 陣顯示器件。
背景技術(shù)：
有源矩陣顯示器的最常見(jiàn)的形式是有源矩陣液晶顯示器(AMLCD) 。通常在O. 7mm厚的大玻璃襯底上制造AMLCD器件。對(duì)于一個(gè)單元需要 兩個(gè)板，使得完成的顯示器剛剛在1.4mm厚以上。移動(dòng)電話制造商、和 一些膝上型計(jì)算機(jī)制造商要求更薄和更輕的顯示器，并且在HF ( hydrofluoric acid，氫氟酸)溶液中可以將完成的單元變薄，通常變 薄到大約O. 8咖厚。移動(dòng)電話制造商理想地想要顯示器甚至更薄，但是 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以這種方法制造的在O. 8mm厚以下的單元太易損壞。
使HF變薄不具有吸引力，因?yàn)樗抢速M(fèi)的工藝，它使用難以安全 經(jīng)濟(jì)地去除的有害化學(xué)品。由于玻璃的蝕損斑(pitting)使得在蝕刻 過(guò)程中也存在一些產(chǎn)量損失。
很久前就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到輕的、加固的(rugged)并且薄的塑料AMLCD 作為替代物的吸引力。最近，對(duì)于塑料顯示器的興趣甚至進(jìn)一步增加 ，部分地由于彩色AMLCD在移動(dòng)電話和PDA中使用的增加。最近已經(jīng)有 很多對(duì)于在塑料襯底上的有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)顯示器和AMLCD的研 究。盡管有這種興趣，仍然存在對(duì)用于塑料顯示器的大規(guī)模生產(chǎn)的合 理制造途徑的需要。
已經(jīng)報(bào)告了多種不同的方式用于在塑料襯底上制造薄膜晶體管( TFT)或者顯示器。
在W0 05/050754中描述了 一種技術(shù)，其中制造了襯底構(gòu)造( arrangement)，其包括剛性載體襯底和在該剛性載體襯底上的塑料襯 底。在塑料村底上形成像素電路和顯示單元后將剛性載體襯底從塑料 村底釋放。這使得能夠利用基本傳統(tǒng)的村底處理、加工和單元制造。
為了從玻璃栽體釋放塑料村底，通常使用加熱方法。通過(guò)加熱玻 璃和塑料襯底，從玻璃栽體上釋放塑料襯底和形成在襯底上的電子部件。
存在各種方法，通過(guò)這些方法能夠從玻璃載體上分離塑料襯底。
在W0 05/050754中提出的釋放工藝是激光剝離(lift-off)工藝。使
用在紫外波長(zhǎng)的激光光來(lái)使得塑料襯底從下層載體剝離。已經(jīng)建議該 釋放工藝為由于多光子工藝而引起的光切除(photoablation)工藝包
括局部加熱。 一種建議用于該工藝的材料是聚酰亞胺，選擇它是因?yàn)?它的高溫度穩(wěn)定性和UV能量的高吸收。
在使用加熱效果從玻璃剝離塑料襯底方面存在一些潛在的問(wèn)題。 需要足夠的能量來(lái)使剝離能夠發(fā)生，但是卻不損壞塑料襯底和形成在 其上的部件，該損壞可能由于熱膨脹效果而導(dǎo)致。
當(dāng)使用激光剝離工藝時(shí)，優(yōu)選在UV光譜內(nèi)的更高的波長(zhǎng)，因?yàn)檩^ 低的波長(zhǎng)被玻璃襯底吸收得更多，使得激光釋放不太有效。例如，優(yōu) 選的是在308nm或者351nm操作的商業(yè)上可提供的激光器。
在這些更高的波長(zhǎng)處，在塑料層被吸收的能量被統(tǒng)計(jì)地分布而沒(méi) 有完全使熱能化(thermalisation)在塑料聚合物分子中。這引起局 部的加熱效果，這進(jìn)而可能導(dǎo)致對(duì)塑料襯底或者安裝在塑料襯底上的 部件的破壞。這也可能導(dǎo)致從載體的部分的或者差的剝離。
因此存在對(duì)于襯底材料的需要，該襯底材料能夠承受加熱而不破 裂或者變形村底或者安裝在襯底上的部件，并且能夠具有從玻璃襯底 的好的剝離。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種制造薄膜電子器件的方法，該方法包括
使用濕法鑄造(wet casting)工藝將塑料涂層施加到剛性栽體村
底上，該塑料涂層形成塑料襯底，并且包括透明塑料材料，該透明塑 料材料具有的熱膨脹系數(shù)在垂直于襯底平面的第一方向上比在平行于
襯底平面的第二方向上至少大三倍；
在塑料襯底上形成薄膜電子元件；和
通過(guò)加熱工藝從塑料襯底釋放剛性載體襯底，該加熱工藝優(yōu)選在 垂直于襯底平面的方向上擴(kuò)展塑料襯底。
在本發(fā)明的塑料襯底上熱膨脹的各向異性使得在熱剝離過(guò)程期間襯底的膨脹能夠沿著垂直方向。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這幫助剝離過(guò)程，并且也保 護(hù)了安裝在塑料襯底的上表面上的部件。
本發(fā)明因此提供改善的塑料襯底的分層，并且通過(guò)在這些層中最 小化地引入水平應(yīng)力，減小了在塑料襯底頂部的電子層(硅層和金屬 層)的變形和開(kāi)裂。
優(yōu)選地，垂直于載體襯底平面的熱膨脹系數(shù)是平行于剛性載體襯
底平面的熱膨脹系數(shù)的至少5倍。更優(yōu)選地，熱膨脹系數(shù)在垂直方向上 比在平行方向上至少大10倍，并且更優(yōu)選地至少大15倍。
塑料層材料優(yōu)選包括聚酰亞胺，例如聚對(duì)亞苯基聯(lián)苯四甲酸酰亞 胺(poly (p-phenylene biphenyltetracarboximide))。 這是可以被 安排在一個(gè)方向上具有105"0力。C (105ppm/°C)的熱膨脹系數(shù)而在第 二方向上具有5"0力。C (5ppm/°C)的熱膨脹系數(shù)的材料。然后布置更 大的熱膨脹系數(shù)垂直于玻璃襯底，并且這由濕法鑄造(特別是旋轉(zhuǎn)涂 敷)施加工藝而產(chǎn)生。
該釋放工藝可以包括熱分層，該熱分層通過(guò)暴露到紫外激光來(lái)執(zhí) 行。優(yōu)選地，紫外激光具有大于200nm的波長(zhǎng)。剛性栽體襯底優(yōu)選包括 玻璃襯底。
塑料能夠濕法鑄造。例如可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)式(spin-on)工藝將塑料 層施加到剛性襯底，并且然后這個(gè)塑料襯底成為最后的器件襯底。可 選地，可以通過(guò)諸如平版印刷(offset litho) 或者絲網(wǎng)印刷之類(lèi)的 印刷技術(shù)或者用刮刀涂布(spreading)來(lái)施加該塑料。這使塑料材料 的非常薄的層能夠被施加到載體器件。
該方法可以被用于制造有源矩陣顯示器件，其中 在該塑料襯底上形成薄膜電子元件包括在塑料襯底上形成像素電 路的陣列；
和其中，該方法還包括在從該塑料襯底釋放剛性載體襯底之前在 像素電路的陣列上形成顯示層。
本發(fā)明因此提供了 一種用于從塑料顯示襯底成功地分離栽體襯底 的方法，在載體襯底上形成塑料顯示襯底。這使得能夠在制造顯示器 中采用基本傳統(tǒng)的襯底處理、加工和單元制造。這然后使得用于在塑 料襯底上制造有源矩陣顯示器的制造工藝在標(biāo)準(zhǔn)工廠中僅需要最小的 額外裝備就能實(shí)現(xiàn)?？梢栽跇?biāo)準(zhǔn)玻璃襯底上制造塑料顯示器，并且這些可以被重新使
用多次。本發(fā)明可以被應(yīng)用于例如LCD、 PLED或者OLED顯示器和電泳顯 示器，并且用非晶硅(a-Si)或者低溫多晶硅(LTPS) TFT。
該方法可以進(jìn)一步包括制造笫二襯底構(gòu)造，并且其中在像素電路 陣列上形成顯示層包括用夾在其間的電光材料安裝第一和第二襯底構(gòu) 造，有源矩陣顯示器件因此包括具有夾在其間的電光材料的第一和第 二襯底。
該工藝基本允許TFT制造在塑料層上、形成互連，并且在塑料層仍 然附著在玻璃上時(shí)執(zhí)行一些包裝。在單元形成后執(zhí)行釋放。對(duì)于所有 的塑料村底應(yīng)用來(lái)說(shuō)這都是有吸引力的，并且這對(duì)于在柔性襯底上制 造顯示器是特別有吸引力的工藝。
本發(fā)明還提供一種薄膜電子器件，包括
塑料襯底，其包括透明塑料材料，該塑料襯底具有的熱膨脹系數(shù) 在垂直于襯底平面的方向上比平行于襯底平面的方向上至少大3倍；以 及
在塑料襯底上的薄膜電子元件。


現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的例子，其中 圖l示出根據(jù)本發(fā)明制作的用于移動(dòng)電話的制造的顯示器，該顯示 器從通常的玻璃襯底被釋放；
圖2示出已知的激光釋放工藝；
圖3示出在已知釋放工藝中可能發(fā)生的變形，并且該變形能夠?qū)е?表面層的開(kāi)裂；
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的襯底；
圖5A至5M示出本發(fā)明的方法的一個(gè)例子的處理步驟，該例子從圖4 的襯底開(kāi)始，用于生產(chǎn)本發(fā)明的顯示器的第一個(gè)例子； 圖6示出本發(fā)明的制造的顯示器的第二個(gè)例子；和 圖7示出本發(fā)明的制造的顯示器的第三個(gè)例子。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通常涉及在塑料村底上的薄膜電子器件的制造，并且涉及使用塑料襯底從剛性載體襯底的熱釋放過(guò)程的工藝。本發(fā)明特別涉及 塑料材料并且安排熱膨脹系數(shù)在垂直于村底平面的第一方向上比在平 行于襯底平面的第二方向上更大。這改善了熱剝離工藝并且防止在熱 剝離工藝期間損壞由襯底承載的電路部件。
本發(fā)明特定應(yīng)用到有源矩陣顯示設(shè)備的制造，并且就此描述本發(fā) 明的例子。
圖l示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的塑料顯示器的制造，并且示出最后
的釋放階段，該釋放階段通過(guò)本發(fā)明被改善。將完成的顯示器10從玻 璃襯底12釋放，然后用在諸如移動(dòng)電話14的設(shè)備中。
圖2示出已知構(gòu)造的例子，其中將聚酰亞胺層22旋轉(zhuǎn)涂敷到玻璃載 體12上。在通過(guò)激光剝離工藝將聚酰亞胺層22從玻璃載體12分離后， 聚酰亞胺層22形成襯底。
圖3示出在熱激光剝離期間可能出現(xiàn)的一個(gè)可能的問(wèn)題。特別是當(dāng) 使用更高波長(zhǎng)的激光照明時(shí)，例如用351-nm激發(fā)，從激光吸收的能量 被分布而沒(méi)有聚酰亞胺分子的完全熱能化，導(dǎo)致最弱鍵的離解。材料 的局部加熱導(dǎo)致聚酰亞胺層22如在圖3中所示出的變形，這損壞了在村 底頂部的層。
現(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明的方法的一個(gè)例子，來(lái)示出使用從玻璃村 底的激光釋放、和使用用于顯示器的濾色鏡的噴墨打印、和用于單元 制造的VALC(液晶真空對(duì)準(zhǔn))如何制造顯示器。詳細(xì)示出的例子用于液 晶(LC)顯示單元的制造，具有夾在兩個(gè)相對(duì)的(有源和無(wú)源(passive ))襯底之間的LC材料。本發(fā)明可以被應(yīng)用到許多其他的顯示技術(shù)和 非顯示技術(shù)，并且該特定的例子僅用于說(shuō)明。
圖4示出玻璃載體板12和起塑料襯底作用的塑料層22。這種形式的
襯底可以形成有源板和無(wú)源板的基底(basis)。
塑料層22必須足夠堅(jiān)固以成為完成的單元的其中一個(gè)壁。此外， 塑料層22應(yīng)該是透明的并且是理想的非雙折射的。此外，塑料層22應(yīng) 該能夠吸收激光能量以實(shí)現(xiàn)塑料層22從栽體板H的剝離。
本發(fā)明關(guān)心用于塑料層22的材料，并且提議使用具有使它適用于 熱傳導(dǎo)剝離工藝的特性的塑料材料。
用于塑料層22的襯底材料應(yīng)該具有〉200MPa的抗張強(qiáng)度，并且是非 雙折射的。它還會(huì)被使用濕法鑄造工藝(例如旋轉(zhuǎn)涂敷)沉積。旋轉(zhuǎn)涂敷提供非常高質(zhì)量的表面，并且如果需要可以提供非常薄
的層。最重要的，塑料層22能夠濕法鑄造。因此替代地，塑料層22可 而被施加。
從塑料層22形成的襯底可以包括多個(gè)聚合物。
已經(jīng)認(rèn)識(shí)到聚合物應(yīng)該是透明的，并且其可以由溶液濕法鑄造( 例如旋轉(zhuǎn)涂敷)以產(chǎn)生透明的并且優(yōu)選非雙折射的膜。
所有的材料具有熱膨脹系數(shù)。在將熱傳遞到材料的過(guò)程中，存儲(chǔ) 在原子級(jí)別的分子間鍵中的能量有改變。隨著由在原子間的鍵所存儲(chǔ) 的能量增加，每個(gè)鍵的長(zhǎng)度將增加。這引起加熱時(shí)固體膨脹，以及冷 卻時(shí)固體收縮。具有在x、 y、 z平面上不均勻分布的體積的熱膨脹系數(shù)
的材料被稱(chēng)為各向異性材料。
本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)在一個(gè)方向上和第二方向上相比在熱膨 脹系數(shù)(CTE)上具有大的各向異性的材料特別適合于激光剝離工藝。
根據(jù)本發(fā)明，具有大的各向異性CTE的材料在玻璃載體襯底上被對(duì) 準(zhǔn)(align)，使得最大CTE垂直于玻璃襯底。垂直于玻璃襯底的CTE比 平行于玻璃襯底的CTE至少大3倍。
伴隨著塑料層22在該垂直方向上膨脹而不是如圖2中所示的變形 ，這些CTE特性允許塑料襯底從玻璃襯底12熱分層(delaminated)。 這也減少了對(duì)于安裝在塑料襯底上的器件層的潛在損害。
圖4示出垂直CTE比平行CTE高的聚酰亞胺塑料層22。
具有如上面概述的特性的被用作塑料襯底的聚酰亞胺的例子是聚 對(duì)亞苯基聯(lián)苯四甲酸酰亞胺。這種特殊的聚合物具有剛性棒狀鏈。和 其他材料所顯示出的相比，它在熱膨脹系數(shù)上具有顯著更高的各向異 性。
在使用中，當(dāng)被暴露到激發(fā)波長(zhǎng)下時(shí)，甚至當(dāng)這些是例如大于 200nm的UV頻譜的高波長(zhǎng)時(shí)，聚對(duì)亞苯基聯(lián)苯四曱酸酰亞胺不扭曲、開(kāi) 裂或者變形。
作為例子，聚對(duì)亞苯基聯(lián)苯四甲酸酰亞胺在一個(gè)方向具有 105ppm/。C的CTE值，而在第二方向具有大約5ppm/。C的CTE值。最大CTE 值被對(duì)準(zhǔn)以垂直于玻璃栽體板12，并且平行于熱或者激光施加的方向在CTE上的大的各向異性是材料(因其晶體含量而產(chǎn)生)和沉積過(guò) 程兩者的特征。旋轉(zhuǎn)涂敷工藝提供聚合物分子鏈的平面內(nèi)取向，并且 這有助于高各向異性。
旋轉(zhuǎn)涂敷工藝是昂貴的工藝，因?yàn)槠渲泻芏嗖牧媳焕速M(fèi)。因此優(yōu) 選狹縫涂敷工藝或者刮刀涂敷工藝，并且將再次提供產(chǎn)生要求的各向 異性的平面內(nèi)分子對(duì)準(zhǔn)?？赡苄枰{(diào)整聚酰亞胺的粘度以使得狹縫涂 敷合適。
盡管給出的材料的特定例子顯示在熱膨脹系數(shù)上的大的各向異性 (20倍)，為使本發(fā)明作用，兩個(gè)值之間的差異也不需要這么顯著。 優(yōu)選地，材料的垂直于玻璃栽體的CTE至少是平行于襯底的CTE的3倍 ，即，至少3倍。更加優(yōu)選的構(gòu)造4以上的倍數(shù)，例如在范圍4-7倍之內(nèi) 。如在上面的特定的例子，倍數(shù)可以在10以上。
在平行的方向上的實(shí)際CTE值優(yōu)選小于30ppm/°C，例如在20ppm/。C 到30ppm/。C的范圍內(nèi)。然而，在平行方向上的CTE值可以甚至更低，例 如，小于10ppm/。C。特別地，CTE可以和下層的玻璃襯底、和/或?qū)⒈怀?br> 積在塑料襯底上的層匹配。
圖5A到5M示出一個(gè)制造方案的順序階段的示意圖。為簡(jiǎn)潔，這些 圖僅僅示出一個(gè)正被制造的顯示器，但是在實(shí)際中，如圖1所示，在大
的玻璃襯底上會(huì)有許多顯示器。
圖5A示出有源板，其中非晶硅(a-Si) TFT陣列已經(jīng)使用(幾乎) 標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程被制作在塑料表面上。玻璃襯底22是根據(jù)本發(fā)明如上概述的 。圖5A也示出可選的釋放層20，例如非晶硅層，以輔助從玻璃栽體釋 放塑料襯底。
最大處理溫度將依賴(lài)于選擇的塑料層，但是它可以更高用于獨(dú)立 支撐(freestanding)塑料膜，因?yàn)樗芰媳焕喂痰毓潭ǖ絼傂圆Ａбr 底12上并且沒(méi)有收縮的問(wèn)題。
TFT陣列包括金屬柵(gate)層30、氮化硅柵介質(zhì)32和ITO像素電 極34。 TFT被示意性地示為36。
圖5B示出用于LC單元的額外的列隔板(column spacer) 40。這些 隔板可以通過(guò)在合適的聚合物層上噴墨印刷或者旋轉(zhuǎn)(spinning)然 后通過(guò)光刻形成圖案來(lái)制造。替代地也可以使用分散的玻璃或者塑料 珠或棒，但是，粘到兩個(gè)襯底的列隔板可以給塑料單元以增加的機(jī)械強(qiáng)度并且?guī)椭Ｗo(hù)單元分離。
圖5C示出無(wú)源板襯底的制造。無(wú)源板也包括玻璃襯底50、可選的 釋放層52和塑料襯底54(其可以是和用于有源板相同的塑料或者不同 的塑料)。圖5C也示出黑色掩模層56。這展示出以這種方式制造塑料顯 示器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即結(jié)構(gòu)可以嵌到襯底上。黑色掩模56也可以使用 標(biāo)準(zhǔn)方法在稍后的階段制造。
如在圖5D中所示，將第二聚合物層60添加到無(wú)源板層。這個(gè)步驟 只有使用被掩埋的黑色掩模層時(shí)才需要。
如在圖5E中所示，凹陷井70被蝕刻進(jìn)入無(wú)源載體板。只有當(dāng)濾色
器將被噴墨印刷時(shí)才需要這個(gè)步驟。這些井用于精確地限定濾色器像
素的形狀。這些井或者通過(guò)光刻和氧等離子體、激光切除、或者通過(guò)
用硬掩模沖壓可以被蝕刻進(jìn)入塑料層。
圖5F示出在濾色器層80噴墨印刷后的無(wú)源栽體板。 圖5G示出賊射到玻璃襯底上的IT0層90。此外，通過(guò)蝕刻掉ITO、
塑料和a-Si釋放層在公共的有源板玻璃襯底上方形成離散的顯示器件
在這個(gè)階段，依賴(lài)于是否使用傳統(tǒng)的單元制造還是較新的真空對(duì) 準(zhǔn)液晶(vacuum alignment with liquid crystal) ( VALC )方法( 有時(shí)被稱(chēng)為滴注(drop filling))，可以采用不同的工藝路線。在 這種滴注方法中，在對(duì)準(zhǔn)之前將LC液滴放在其中一個(gè)板上，并且在真 空下實(shí)現(xiàn)板耦合。作為例子，下面的圖解用于VALC工藝。
圖5H示出被放在塑料顯示器的有源板區(qū)域上的LC滴100。
然后通過(guò)使用VALC工藝形成圖5I的組裝面板。
然后將其中一個(gè)玻璃板從塑料層去除。
如上面詳細(xì)描述的，優(yōu)選使用激光釋放工藝，但是也可以采用其 他的加熱方法，例如燈加熱通過(guò)釋放層的玻璃或者塑料層的底部，或 者通過(guò)加熱在熱板上的玻璃板。
釋放工藝借助于使用本發(fā)明的塑料材料得以改善。
圖5J示出去除的無(wú)源板的玻璃襯底。通過(guò)激光釋放工藝，激光以 大于200nm的波長(zhǎng)施加到無(wú)源玻璃載體板。用于這種目的的波長(zhǎng)的例子 是308nm或者351nm。
一旦塑料層已經(jīng)從載體板分離，然后在被再使用之前可以清洗無(wú)源玻璃載體板以去除來(lái)自無(wú)源板工藝的殘留的所有痕跡。
如在圖5K中所示，然后添加偏振器110。在顯示器最終釋放之前在 這個(gè)階段做它是更容易的，因?yàn)橛捎谒詈系讲Ａэ@示器仍然具有剛 度。偏振器也給予增加的力量到頂部塑料層。在這個(gè)階段也可以完成 玻璃上芯片(chip-on-glass)工藝，或者互連添加的箔。在這個(gè)階段 做這個(gè)的優(yōu)勢(shì)是塑料片仍然牢固地粘到玻璃上，簡(jiǎn)化了對(duì)齊和固定。
如在圖5L中示出的，也通過(guò)上面描述的類(lèi)似的方法從有源板玻璃 襯底12釋放有源板的塑料襯底，其也可以被清洗和再次使用。
將偏振器膜也施加到每個(gè)有源板的塑料襯底22。在圖6M中示出第 二偏振器112,圖6M示出完成的顯示器。
在這種情況下，偏振器必須逐顯示器地施加。如果不使用VALC， 那么在圖5M中示出的完成的單元形成之后進(jìn)行互連。
通過(guò)從直接和玻璃村底接觸的塑料的激光釋放，塑料襯底被從玻 璃襯底釋放。
激光輻射(irradiation) (X e CI)可以被使用通過(guò)玻璃襯底。<1
，的薄層是具有好的機(jī)械完整性的光切除留下獨(dú)立支撐的聚合物膜。
可以在濕法鑄造沉積工藝之前清洗玻璃襯底，以便在涂敷工藝前 去除諸如油和離子之類(lèi)的表面污染物?？梢允褂脗鹘y(tǒng)的溶劑來(lái)執(zhí)行清 洗過(guò)程。
上面的例子涉及制造有源矩陣顯示器件。在其它方面，本發(fā)明更 一般地涉及在塑料襯底上的包括薄膜電路的電子器件的生產(chǎn)。但是， 本發(fā)明也更一般地應(yīng)用到在由剛性載體襯底支撐的塑料襯底上形成薄 膜電子元件，然后從塑料襯底釋放剛性載體村底。這些器件可以例如 包括太陽(yáng)能電池、大面積照明板、和應(yīng)用于耐磨或者醫(yī)療系統(tǒng)中的柔 性薄膜電子器件。再者，因此可以在塑料襯底上的薄膜電子器件(例 如具有TFT)的處理中使用基本傳統(tǒng)的村底處理。使用濕法鑄造(例如 ，旋轉(zhuǎn)式)工藝給出平的、高質(zhì)量的表面。
濕法鑄造(例如，旋轉(zhuǎn)式)工藝使得能夠形成非常薄的襯底。例
如，可以形成具有低至3;/m厚度的襯底。
在上面詳細(xì)描述的制造方法的例子是關(guān)于LCD顯示器。然而，對(duì)于 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將明白的是，對(duì)于每個(gè)描述的步驟都有許多變化。 更一般地，本發(fā)明首先提供施加塑料到村底。塑料層的厚度通常將在2，到50，的厚度范圍。該塑料最終將成為顯示器的塑料襯底， 用于顯示器應(yīng)用。合適的濕法鑄造工藝是旋轉(zhuǎn)涂敷、印刷和涂布。
襯底可以或者是標(biāo)準(zhǔn)玻璃襯底，或者是涂敷有藍(lán)光吸收層的玻璃 村底。該選擇依賴(lài)于使用的塑料和激光釋放屬性。
通常將期望鈍化(passivation)層，其被施加在塑料層上面。合 適的層類(lèi)型是通過(guò)等離子體增強(qiáng)的化學(xué)蒸汽沉積(PECVD)或者濺射來(lái) 沉積的氮化硅或者氧化硅。
然后在塑料/鈍化層上制造TFT陣列?？梢栽谟糜赼-Si或者低溫度 多晶硅(LTPS) TFT的相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的陣列處理?xiàng)l件下實(shí)現(xiàn)TFT陣列制造。也
必須存在一些小的工藝改變以保證沉積的層不具有高的機(jī)械應(yīng)力。使 用涂敷有非常薄的塑料層的標(biāo)準(zhǔn)玻璃襯底和標(biāo)準(zhǔn)TFT陣列處理意味著 可以在現(xiàn)有的TFT制造工廠中使用這種工藝。
TFT可以被用作用于復(fù)用幾種不同的顯示器類(lèi)型的有源器件元件， 而不是僅僅用于上面的LCD例子。不管顯示器類(lèi)型是什么，顯示器都是 在TFT陣列仍然粘在玻璃上時(shí)制造的。這意味著可以使用標(biāo)準(zhǔn)的顯示器 制造工具和技術(shù)，并且薄塑料層的存在不會(huì)導(dǎo)致顯著的差異。在這個(gè) 時(shí)間也可以將顯示驅(qū)動(dòng)器接合到顯示器。
用來(lái)從載體去除塑料村底的激光被施加通過(guò)玻璃村底以打到塑料 的底部。用于這種目的的激光通常將必須被掃描以覆蓋顯示器的整個(gè) 區(qū)域?？梢允褂镁哂?08nm和351nm的波長(zhǎng)的脈沖受激準(zhǔn)分子激光。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了清晰的塑料襯底的直接激光釋放，并且所有的顯示 器類(lèi)型都可以使用這樣的村底，包括透射型和反射型LCD和向下發(fā)射有 機(jī)LED (OLED)，諸如聚合物L(fēng)ED。
如上面所述的，液晶顯示器僅僅是能夠從本發(fā)明獲益的顯示器技 術(shù)的一個(gè)例子。
聚對(duì)亞苯基聯(lián)苯四甲酸酰亞胺作為在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的材 料的優(yōu)選例子被提及。將由本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員意識(shí)到，也可以使 用顯示相似的特性的、具有熱膨脹系數(shù)的大各向異性的材料以獲得相 同的結(jié)果。
作為替代的顯示器技術(shù)的一個(gè)例子，圖6示出使用電泳顯示材料的 反射型顯示器件2 0 0 。這種類(lèi)型的顯示器的例子被稱(chēng)為E-Ink顯示器 。在玻璃上的塑料層204上形成薄膜晶體管陣列202。 TFT陣列被提供在氮化硅鈍化層206和氮化硅柵絕緣層208上方，并且IT0像素210被形成 在聚合物鈍化層212上方。在圖6中未示出玻璃襯底，圖6示出最終去除 的顯示器件。
電泳材料層包括膠嚢，并且被層壓到TFT陣列上。該膠嚢響應(yīng)于在 墨箔(ink foil)層上的局部電場(chǎng)。這個(gè)層是內(nèi)在有黏性的，并被放 置在TFT陣列上，并且被加熱到大約100攝氏度，并且被輾軋。顯示器 模塊以IT0層216和塑料保護(hù)層218結(jié)束。
然后將安裝在箔上的驅(qū)動(dòng)芯片連接到導(dǎo)入(lean-in)區(qū)域，并且 然后執(zhí)行激光釋放步驟。
圖7示出聚合物L(fēng)ED向下發(fā)射的顯示器件3 0 0的例子。在干凈的 塑料(諸如硅樹(shù)脂、BCB或者聚對(duì)二甲苯)襯底304上形成封裝的薄膜 晶體管電路2的陣列302,并且具有形成在氮化硅鈍化層308上方的透明 ITO像素電極306。
親水性的聚合物壁310圍著像素(盡管對(duì)于有機(jī)LED這是不要求的 )，其由聚合物(或者有機(jī))LED材料312限定。諸如Ca之類(lèi)的金屬陰極314 覆蓋該結(jié)構(gòu)，并且由聚合物鈍化層316覆蓋。
根據(jù)本發(fā)明制造圖6和圖7的例子，并且將被理解的是，可以使用 上面說(shuō)明的方法制造多種其他的特定顯示器設(shè)計(jì)，以及其他的電子部 件設(shè)計(jì)。例如，合適的顯示器類(lèi)型包括OLED(有機(jī)LED)、 PLED(聚合物 LED) 、 EL (電致發(fā)光)和PDLC (聚合物散布的液晶)顯示器，以及LCD
上面給出了聚酰亞胺的一些例子。其他的例子是PMDA - PDA和 BPDA-PDA。也可能加氟化物于高各向異性的聚酰亞胺以增加它們的透 明度?？尚D(zhuǎn)涂敷的材料的其他例子是來(lái)自BCB族(benzocyclobutane (苯并環(huán)丁烷))或者聚苯并噁唑(polybenzoxozole)。因此本發(fā)明 不限于聚酰亞胺。
對(duì)于本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，各種其他的變體將是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種制造薄膜電子器件的方法，所述方法包括使用濕法鑄造工藝將塑料涂層(22)施加到剛性載體襯底(12)上，所述塑料涂層(22)形成塑料襯底，并且包括透明塑料材料，所述透明塑料材料具有的熱膨脹系數(shù)在垂直于所述襯底平面的第一方向上比在平行于所述襯底平面的第二方向上至少大三倍；在所述塑料襯底(22)上形成薄膜電子元件(30，32，34，36，40)；和通過(guò)加熱工藝從所述塑料襯底釋放所述剛性載體襯底(12)，所述加熱工藝優(yōu)選在垂直于所述襯底平面的方向上擴(kuò)展所述塑料襯底。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述塑料材料在基本垂直于 所述剛性載體襯底(12)的方向上具有最大熱膨脹系數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述塑料材料在基本平行 于所述剛性載體襯底(12)的方向上具有最小熱膨脹系數(shù)。
4. 如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述塑料材料垂 直于所述剛性載體襯底(12)的熱膨脹系數(shù)是平行于所述剛性載體襯 底(12 )的熱膨脹系數(shù)的至少5倍。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述塑料材料垂直于所述剛 性載體村底(12)的熱膨脹系數(shù)是平行于所述剛性載體襯底的熱膨脹 系數(shù)的至少10倍。
6. 如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述塑料材料平 行于所述剛性栽體襯底(12)的熱膨脹系數(shù)小于30，10-6/。C。
7. 如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述塑料材料 包括聚酰亞胺。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述塑料材料包括聚對(duì)亞苯基 聯(lián)苯四甲酸酰亞胺。
9. 如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述釋放是通過(guò) 從所述剛性載體襯底熱分層所述塑料襯底。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述熱分層通過(guò)暴露到紫外 激光來(lái)進(jìn)行。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述紫外激光具有大于200mn的波長(zhǎng)。
12. 如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述剛性載體 襯底(12)包括玻璃襯底。
13. 如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述濕法鑄造 工藝包括旋轉(zhuǎn)式工藝。
14. 如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，用于制造有源矩陣顯 示器件，其中在所述塑料襯底(22 )上形成薄膜電子元件(30， 32， 34， 36， 40 ) 包括在所述塑料襯底上形成像素電路的陣列；并且其中所述方法還包括在從所述塑料襯底釋放所述剛性載體村 底之前在所述像素電路陣列上形成顯示層(100)。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括制造第二村底構(gòu)造(50)，并且其中在所述像素電路陣列上形成顯示器層包括安裝其間夾有電 光材料的所述第一和笫二襯底構(gòu)造，所述有源矩陣顯示器件因此包括 其間夾有電光材料的第 一和第二襯底。
16. —種薄膜電子器件，包括塑料襯底(22)，其包括透明塑料材料，所述塑料襯底具有在垂的熱膨脹系數(shù)；和在所述塑料襯底上的薄膜電子元件。
17. 如權(quán)利要求16所述的薄膜電子器件，其中所述塑料襯底(22 )在基本垂直于所述襯底平面的方向上具有最大熱膨脹系數(shù)。
18. 如權(quán)利要求16或17所述的薄膜電子器件，其中所述塑料襯底 垂直于所述襯底平面的熱膨脹系數(shù)是平行于所述襯底平面的熱膨脹系 數(shù)的至少5倍。
19. 如權(quán)利要求18所述的薄膜電子器件，其中，所述塑料襯底垂 直于所述襯底平面的熱膨脹系數(shù)是平行于所述襯底平面的熱膨脹系數(shù) 的至少10倍。
20. 如權(quán)利要求16至19中任意一項(xiàng)所述的薄膜電子器件，其中所述塑料材料包括聚酰亞胺。
21. 如權(quán)利要求2 O所述的薄膜電子器件，其中所述塑料材料包 括聚對(duì)亞苯基聯(lián)苯四甲酸酰亞胺。
全文摘要
一種制造薄膜電子器件的方法，包括使用濕法鑄造工藝施加塑料涂層到剛性載體襯底(2)上，該塑料涂層形成塑料襯底(22)。該塑料材料的熱膨脹系數(shù)在垂直于襯底平面的第一方向上比在平行于襯底平面的第二方向上更大。在塑料襯底上形成薄膜電子元件，且通過(guò)加熱工藝將剛性載體襯底從塑料襯底釋放，該加熱工藝優(yōu)選在垂直于襯底平面的方向上擴(kuò)展塑料襯底。在本發(fā)明的塑料襯底上熱膨脹的各向異性使在熱剝離(lift-off)工藝期間襯底能夠在垂直方向上擴(kuò)展。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這有助于該剝離工藝并且還保護(hù)了安裝在塑料襯底的上表面上的部件。
文檔編號(hào)G02F1/1333GK101529316SQ200780039933
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月27日
發(fā)明者E·I·哈斯卡爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司